Профессия
сборщик РЭА

       

§ 70. Измерение переменных тока и напряжения

Включение амперметра в цепь измеряемого переменного тока последовательно с нагрузкой эквивалентно включению в цепь его индуктивности и емкостей (емкости между каждым из зажимов прибора и корпусом, а также между зажимами прибора). Обычно эти емкости и индуктивность невелики и оказывают влияние только на высоких частотах. При значительном увеличении частоты растет индуктивное сопротивление, снижаются емкостные сопротивления и некоторая часть тока минует прибор, что вызывает появление частотной погрешности.

Поэтому каждый прибор может применяться в определенном частотном диапазоне, в котором частотная погрешность не превышает указанной в паспорте. На более высоких частотах погрешность измерения будет больше нормы.

Включение прибора в цепь изменяет сопротивление и настройку цепи. Во избежание резонансных явлений, вызванных собственными индуктивностями и емкостями прибора, на высоких частотах нужно применять приборы с малыми индуктивностями и емкостями.

Для измерения в цепях переменного тока используют выпрямительные детекторные приборы, представляющие собой соединение магнитоэлектрического индикатора и диода. Измеряемое переменное напряжение выпрямляется диодом, и в цепи индикатора протекает постоянный ток, вызывающий отклонение стрелки. Применяют однополупериодные и двухполупериодные схемы соединения диодов и магнитоэлектрического индикатора, чаще всего мостовые двухполупериодные схемы, их используют при измерениях на низких частотах.

Выпрямительный амперметр служит для измерения переменного тока. Он представляет собой соединение выпрямительного прибора, построенного по одно- или двухполупериодной схеме, с шунтом, включенным параллельно (рис. 146).

Рис. 146. Схемы выпрямительных амперметров с однополупериодным {а) и двухполупериодным (б) выпрямлением

В цепь измеряемого тока последовательно включают шунт, к выводам которого подключен выпрямительный прибор. Измеряемый переменный ток Iизм создает на сопротивлении шунта Rш небольшое напряжение Uи, которое выпрямляется и вызывает отклонение указателя. Шкалу прибора градуируют в значениях измеряемого переменного тока. Многопредельные выпрямительные амперметры должны иметь несколько сменных шунтов, которые подсоединяют, выключив прибор. Применение универсального шунта исключает повреждение прибора.

Соединение выпрямительного прибора по одно- или двух-полупериодной схеме с добавочным резистором, включенным последовательно, показана на рис. 147. Вольтметр на один предел измерения имеет один добавочный резистор Rдоб на котором падает большая часть измеряемого переменного напряжения. Остальная часть этого напряжения выпрямляется, в цепи индикатора протекает постоянный ток, который вызывает отклонение указателя.

Рис. 147. Схемы выпрямительных вольтметров с однополупериодным (а) и двухполупериодным (б) выпрямлением

Шкалу индикатора градуируют в значениях измеряемого переменного напряжения. Многопредельные вольтметры имеют несколько переключаемых добавочных резисторов или делителей напряжений — резисторных и конденсаторных. Резисторные делители напряжений применяют на постоянном и переменном токе. На переменном токе их применяют в ограниченном диапазоне частот, так как при значительном повышении частоты влияние шунтирующего действия входной емкости прибора и емкости монтажа возрастает, коэффициент деления падает, т. е. возникает частотная погрешность. Конденсаторные делители напряжения применяют только на переменном токе, диапазон частот — от нескольких килогерц до сотен мегагерц. Обычно конденсаторные делители для электронных вольтметров конструируют на один коэффициент деления, они хорошо экранированы, а сам вольтметр подключается так, чтобы предельно снизить дополнительную емкость. Определенному типу вольтметров соответствуют определенные делители.

Для измерения токов, напряжений и сопротивлений предназначены комбинированные приборы — авометры (ампервольт-омметры). Промышленностью выпускаются авометры (тестеры) разных типов: ТТ-3(ВК7-1), Ц435, Ц4312 и др. При всем многообразии конструктивного исполнения их принцип действия примерно одинаков. Все эти приборы имеют переключатели рода работы («Пост», «Перем», «Ом») и пределов измерения, а также входные зажимы. Наиболее удобны приборы, которые имеют только два входных зажима, один общий переключатель для всех пределов измерений и трехкнопочный переключатель рода работы. Внутри каждого прибора размещен источник постоянного тока, используемый при измерении сопротивлений. Трехкнопочный переключатель рода работы позволяет получить пять положений для измерений: постоянного тока и напряжения; переменного тока и напряжения; больших сопротивлений; малых сопротивлений; емкости. Для двух последних измерений необходимо одновременно нажать две кнопки (малые сопротивления измеряют при нажатых кнопках «к» и «Пост», емкости — при кнопках «к» и «Перем»).

Электронные вольтметры широко распространены в лабораторной практике. Кроме того, они входят в схемы различных радиоизмерительных приборов (генераторов, измерителей помех и др.). Схемы электронных вольтметров состоят из блоков: детектора, усилителя, делителя напряжения, блока питания и индикатора. Детектор служит для преобразования переменного тока в постоянный, необходимый для работы магнитоэлектрического индикатора. Усилитель и делитель напряжения предназначены соответственно для повышения и понижения чувствительности прибора и позволяют использовать его для измерения малых и больших напряжений. Блок питания с химическими источниками или выпрямителем служит для питания электронной схемы; в последнем случае прибор включается в сеть.

В зависимости от последовательности расположения блоков различают две группы электронных вольтметров: детектор Д — усилитель постоянного тока УПТ — индикатор V (рис. 148, а) и усилитель переменных напряжений УН — детектор Д — индикатор V (рис. 148, б).

Рис. 148. Функциональные схемы электронных вольтметров:
а — детектор — усилитель, б — усилитель — детектор

Приборы, построенные по схеме детектор — усилитель, предназначены для измерения переменных напряжений в очень широком диапазоне частот (от десятков герц до сотен мегагерц), так как детектор конструируется отдельно в выносном пробнике. Минимально измеряемые напряжения равны 0,3 В, так как меньшие напряжения эффективно диодами не выпрямляются. Этими приборами можно измерять постоянные напряжения, подаваемые непосредственно на вход УПТ.

В приборах, построенных по схеме усилитель - детектор, используются усилители переменных напряжений, которые имеют значительные коэффициенты усиления, поэтому чувствительность их высока и наименьшие измеряемые напряжения составляют десятые и даже сотые доли милливольта. Используя широкополосный усилитель, можно применять прибор в широкой полосе частот (от десятка герц до нескольких мегагерц).

Примером прибора, выполненного по схеме детектор — усилитель, является комбинированный прибор ВК7-15, предназначенный для измерения постоянных и переменных напряжений и активных сопротивлений; по схеме усилитель — детектор выполнен, например, прибор B3-38 для измерения напряжения переменного тока.

Для измерения переменного напряжения в диапазоне частот 45 Гц — 20 кГц можно использовать цифровые вольтметры Ф486, Ф485. В лабораторной практике для точных измерений на частоте 40—1500 Гц применяют приборы электродинамической системы типа Д553, Д567 и др.

Top.Mail.Ru
Рейтинг@Mail.ru